DE19606571A1

DE19606571A1 - Backofen mit pyrolytischer Reinigung

Info

Publication number: DE19606571A1
Application number: DE1996106571
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Westermann; Bruno Woerner; Joachim Dr Ing Damrath; Joachim Roth; Konrad Bleier
Original assignee: Gaggenau-Werke Haus- und Lufttechnik 76571 Gaggenau De GmbH; Gaggenau Werke Haus und Lufttechnik GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: DE19606571C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Backofen mit pyrolytischer Reinigung, bei dem während des Reinigungsvorganges die Temperatur im Back- bzw. Garraum nach dem Ausgangssignal eines in diesem angeordneten Temperaturfühlers bis zu der für den pyrolytischen Reinigungsvorgang ausreichenden Temperatur angehoben wird und bei dem die Abgase aus dem Back- bzw. Garraum über einen wenigstens einstufigen Ka talysator abgezogen werden.

Backöfen mit pyrolytischer Reinigung sind in verschie denen Ausführungsformen, z. B. aus der DE-AS 23 29 024, be kannt. Zur pyrolytischen Reinigung der durch den Back- bzw. Garvorgang verschmutzten Innenwandflächen der Back ofenmuffel wird deren Temperatur meist stufenweise bis zu einem Wert von etwa 500°C angehoben, während die Back ofentür gleichzeitig aus Sicherheitsgründen gegen Öffnen verriegelt ist. Bei dieser Temperatur verbrennen die or ganischen Schmutzstoffe und die dabei auftretenden Gase werden aus dem Back- bzw. Garraum über einen wenigstens einstufigen Katalysator abgezogen und können dann nahezu geruchsfrei der Umgebungsluft beigemischt werden. Nach Abkühlen der Backofenmuffel lassen sich die Verbrennungs rückstände als staubfeine weiße Ascheabscheidung in ein facher Weise auskehren. Der pyrolytische Reinigungsvor gang erleichtert daher das Sauberhalten des Backofens und befreit die Benutzer von unangenehmen und zeitaufwendigen Reinigungsarbeiten.

Bei bekannten Steuerverfahren für den pyrolytischen Rei nigungsprozeß wird eine Zeitsteuerung derart durchge führt, daß die Temperatur im Back- bzw. Garraum der Ofen muffel durch ein Zeitschaltwerk in Verbindung mit einem Temperaturfühler stufenweise gesteigert wird. Der Gesamt zeitraum des Reinigungsvorganges muß dabei manuell vorge geben werden. Dabei hängt das Reinigungsergebnis bei kon stanten Zeiteingaben auch von Netzspannungsschwankungen sowie von mechanischen und elektrischen Toleranzen der Bauteile und des Gerätes ab.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, einen pyrolytischen Reinigungsvorgang weitgehend selbständig ablaufen zu lassen, wobei jeweils durch eine optimale An passung der Beheizung ein gewünschter Reinigungsgrad er zielt werden soll. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in Verbindung mit dem Katalysator ein Ver schmutzungssensor angeordnet ist, und daß der Reinigungs vorgang in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Verschmut zungssensors und des Temperaturfühlers geregelt wird. Auf diese Weise wird der pyrolytische Reinigungsvorgang di rekt überwacht und optimal geregelt, so daß keine manuel len Zeiteingaben mehr notwendig sind.

Der Verschmutzungssensor kann in ganz verschiedener Weise zur Überwachung verschiedener den Verschmutzungsgrad kennzeichnenden Zustandsgrößen ausgebildet sein. Eine zweckmäßige Ausbildung kann vorsehen, daß der Verschmut zungssensor die aus dem Katalysator austretende Abgas strömung hinsichtlich wenigstens einer für den Verschmut zungsgrad kennzeichnenden Zustandsgröße überwacht. Eine solche Zustandsgröße bildet vorzugsweise die Temperatur in der Abgasströmung, wobei der Verschmutzungssensor ebenfalls als Temperatursensor ausgebildet sein kann. Ein solcher Temperatursensor bestimmt die Temperatur der Luft hinter dem Katalysator und dieses Ausgangssignal wird in Verbindung mit dem Ausgangssignal des Temperaturfühlers zur Regelung der Temperatur bzw. der Einschaltdauer für die Backofenheizelemente benutzt.

Statt einer Überwachung der Abgasströmung aus dem Kataly sator kann der Verschmutzungssensor gegebenenfalls zweck mäßig auch eine Zustandsgröße des Katalysators selbst, beispielsweise dessen Infrarotstrahlung oder Kerntempera tur, überwachen.

Aus Einfachheitsgründen wird jedoch in den meisten Fällen als Verschmutzungssensor ein in der Abgasströmung liegen der Temperatursensor zweckmäßig sein. Ein direkt auf den Katalysator orientierter Verschmutzungssensor kann bei spielsweise ein mit Blickrichtung auf den Katalysator ge richteter optischer Sensor sein, welcher die Infrarot- Strahlung aufnimmt und zu einem Ausgangssignal verarbei tet. Es sind noch verschiedene andere Möglichkeiten für eine vorteilhafte Ausbildung des Verschmutzungssensors, beispielsweise als gasanalytischer Sensor, gegeben.

Damit der Katalysator auch bei geringem Abgasanfall seine erforderliche Betriebstemperatur erreicht, kann zusätz lich eine Beheizungsvorrichtung vorgesehen sein, welche den Katalysator so lange beheizt, bis durch seine Reak tion mit den Abgasen eine erwünschte Betriebstemperatur erreicht ist. Ein solcher Katalysator kann zweckmäßig ein- oder zweistufig ausgebildet sein.

Da die Abgase aus der Backofenmuffel Kohlenwasserstoffe in verschiedener Zusammensetzung enthalten, kann es zum Ausschluß einer Explosionsgefahr zweckmäßig sein, auf der Einlaßseite des Katalysators bzw. der Zusatzbeheizungs vorrichtung einen Explosionsschutz vorzusehen. Dieser kann vorteilhaft in Form eines engmaschigen Drahtnetzes bzw. einer perforierten Platte gestaltet sein.

Der Verschmutzungssensor wird zweckmäßig oberhalb der Auslaßseite des Katalysators im Abstand angeordnet. Au ßerdem wird die Auslaßseite mit der Kühlluftströmung des Backofens in dessen Gehäuse derart verbunden, daß die Gase aus dem Back- bzw. Garraum über den Katalysator ab gezogen und mit der allgemeinen Abluftströmung der Kühl luft in den Umgebungsraum abgegeben werden. Für eine gute Wirksamkeit des Katalysators darf die Durchlaßgeschwin digkeit nicht allzu hoch sein. Es erscheint daher zweck mäßig, auf der Auslaßseite des Katalysators ein Strö mungsdrosselelement nachzuschalten, welches den Durchlaß des Katalysators beschränkt. Ein derartiges Strömungs drosselelement kann gegebenenfalls vorteilhaft hinsicht lich seines Durchsatzes steuer- bzw. regelbar und damit in den Regelkreis einbezogen sein. Ein solches Strömungs drosselelement kann zweckmäßig ein vor der Auslaßöffnung des Katalysators angebrachter Abdecktopf sein, welcher randseitig Strömungsdurchbrechungen, beispielsweise in Kreisform aufweist. Für den Katalysator bzw. für dessen Stufen werden zweckmäßig perforierte Keramikscheiben verwendet, wobei die Oberfläche und die Durchlaßaus nehmungen jeweils mit einem Edelmetall, Platin, Palladium oder dergleichen, beschichtet sind.

Eine zweckmäßige Ausbildung kann vorsehen, daß das Aus gangssignal des im Gar- bzw. Backraum angeordneten Tempe ratursensors und das Ausgangssignal des im Bereich des Katalysators angeordneten Verschmutzungssensors einem Mi kroprozessor zugeführt werden, welcher Signale zur Rege lung der Temperatur der Backofenheizkörper liefert. Die Zusatzbeheizungsvorrichtung des Katalysators kann zweck mäßig zusammen mit mindestens einem Katalysator in einem aus dem Gar- bzw. Backraum austretenden Auslaßstutzen der Backofenmuffel angeordnet sein.

Ein zweckmäßiges Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit pyrolytischer Reinigung kann in der Weise ausgeführt werden, daß nach dem Einschalten des pyrolytischen Reini gungsvorganges zunächst eine vom Temperatursensor im Gar raum gesteuerte Temperaturerhöhung bis auf etwa 300°C durchgeführt wird, wobei der Katalysator durch die Zu satzbeheizungsvorrichtung auf Arbeitstemperatur gebracht wird. Danach wird in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Verschmutzungssensors die Heizleistung der Backofen heizelemente schrittweise bis zur Erreichung der für den vollständigen pyrolytischen Reinigungsvorgang ausreichen den Maximaltemperatur gesteigert. Diese liegt im allge meinen bei etwa 500°C.

In der Zeichnung ist ein Backofen mit pyrolytischer Rei nigung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

Man erkennt in der Zeichnung (Querschnitt durch den Back ofen von oben betrachtet) ein Gehäuse 1, eines in Einbau form ausgeführten Elektrobackofens, dessen Backofenmuffel mit 2 bezeichnet ist. Die Backofenmuffel 2 weist eine wärmedämmende Umhüllung aus Steinwolle von beispielsweise 40 mm Stärke auf. Durch die Backofenmuffel 2 wird ein Back- bzw. Garraum 2a gebildet, der an seiner Vorderseite durch eine Backofentür 1a verschlossen ist. In einem rohrförmigen Auslaßstutzen 3, welcher in die Rückwand der Backofenmuffel 2 eingesetzt ist, befindet sich ein zwei stufiger Katalysator 4 dem eine Zusatzbeheizungsvorrich tung 5 in Form eines Rohrheizkörpers vorgeschaltet ist. Die in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Strömungs richtung abgezogenen Gase strömen durch den Rohrheizkör per. Vor dem Rohrheizkörper liegt ein als Explosions schutz dienendes engmaschiges Drahtnetz 6.

Die aus dem Katalysator 4 austretende Abgasströmung wird durch einen Verschmutzungssensor 7 hinsichtlich des Tem peraturwertes überwacht. Das Ausgangssignal des Tempera tursensors 7 wird einem Steuergerät 8 zugeführt, welches außerdem das Ausgangssignal des im Back- bzw. Garraum be findlichen Temperaturfühlers 9 verarbeitet.

Zwei Backofenheizelemente 10, 11 werden durch die Regel schaltung im Steuergerät 8 entsprechend der gewünschten Temperatursteigerung beheizt.

Zur Kühlung des Gehäuses 1 wird in dem Gehäuse durch ein nicht dargestelltes Gebläse ein zwischen einer Gehäu seeinlaß- und Auslaßöffnung strömender Kühlluftstrom er zeugt (vgl. hierzu DE-PS 23 10 290). Dieser Kühlluftstrom ist im Bereich der Rückwand der Backofenmuffel 2 wie an gedeutet abwärts gerichtet. Er saugt gleichzeitig Abluft aus dem Katalysator 4 ab, vermischt sie mit der Kühlluft und stößt das Luftgemisch in den Umgebungsraum aus.

Zur Drosselung der Durchströmung des Katalysators ist auf dessen Auslaßseite als Strömungsdrosselelement ein Abdecktopf 12 vorgesehen, welcher randseitig Strömungs durchbrechungen 13 aufweist.

Der Katalysator 4 ist zweistufig aus perforierten edelme tallbeschichteten Keramikscheiben aufgebaut.

Claims

1. Backofen mit pyrolytischer Reinigung, bei dem während des Reinigungsvorganges die Temperatur im Back- bzw. Garraum (2a) nach dem Ausgangssignal eines in diesen angeordneten Temperaturfühlers (9) bis zur der für den pyrolytischen Reinigungsvorgang ausreichenden Temperatur angehoben wird und bei dem die Abgase aus dem Back- bzw. Garraum (2a) über einen wenigstens einstufigen Katalysator (4) abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem Katalysa tor (4) ein Verschmutzungssensor (7) angeordnet ist und daß der Reinigungsvorgang in Abhängigkeit vom Ausgangssignal dieses Verschmutzungssensors (7) und des Temperaturfühlers (9) geregelt wird.

2. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmutzungssensor (7) die aus dem Katalysa tor (4) austretende Abgasströmung hinsichtlich wenig stens einer für den Verschmutzungsgrad kennzeichnen den Zustandsgröße überwacht.

3. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmutzungssensor (7) eine Zustandsgröße des Katalysators (4) überwacht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmutzungssensor (7) ein in der Abgas strömung liegender Temperatursensor ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmutzungssensor (7) ein mit Blickrich tung auf den Katalysator gerichteter optischer Sensor ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmutzungssensor (7) ein gasanalytischer Sensor ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (4) mit einer zusätzlichen Behei zungsvorrichtung (13) versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (4) zweistufig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Einlaßseite des Katalysators (4) ein Ex plosionsschutz (6) vorgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsschutz ein engmaschiges Draht netz (6) bzw. eine eng perforierte Platte ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmutzungssensor (7) oberhalb der Auslaß seite des Katalysators im Abstand angeordnet ist und daß die Auslaßseite mit der Kühlluftströmung des Backofens derart verbunden ist, daß die Gase aus dem Back- bzw. Garraum (2a) über den Katalysator (4) ab gezogen werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Auslaßseite des Katalysators (4) ein Strömungsdrosselelement (12) nachgeschaltet ist, wel ches den Durchsatz des Katalysators beschränkt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsdrosselelement (12) hinsichtlich sei nes Durchsatzes veränderbar ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsdrosselelement ein vor der Auslaß öffnung des Katalysators (4) angebrachter Abdeck topf (12) ist, welcher randseitig Strömungsdurchbre chungen (13) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des im Gar- bzw. Backraum (2) angeordneten Temperatursensors (9) und das Ausgangssi gnal des im Bereich des Katalysators (4) angeordneten Verschmutzungssensors (7) einem Mikroprozessor zuge führt werden, welcher Signale zur Regelung der Tempe ratur der Backofenheizkörper (10, 11) liefert.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (4) mindestens eine edelmetall beschichtete perforierte Keramikscheibe ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbeheizungsvorrichtung (5) zusammen mit mindestens einem Katalysator (4) innerhalb eines rohrförmigen aus dem Gar- bzw. Backraum (2a) der Backofenmuffel (2) austretenden Auslaßstutzens (3) angeordnet ist.

18. Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit pyrolyti scher Reinigung nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einschalten des pyrolytischen Reinigungsvorganges zunächst eine vom Temperatursensor (9) im Back- und Garraum (2a) ge steuerte Temperaturerhöhung bis auf etwa 300°C durch geführt wird, wobei der Katalysator (4) durch die Zu satzbeheizungsvorrichtung (5) auf Arbeitstemperatur gehalten wird, und daß danach in Abhängigkeit von dem dem Ausgangssignal des Verschmutzungssensors (7) die Heizleistung der Backofenheizelemente (10, 11) schrittweise bis zur Erreichung der für den vollstän digen pyrolytischen Reinigungsvorgang ausreichenden Maximaltemperatur gesteigert wird.